I. LOS MESAJEROS DE LAS CÉLULAS

I. LOS MESAJEROS DE LAS CÉLULAS

I. LOS MESAJEROS DE LAS CÉLULAS

A) NECESIDAD DE LA COMUNICACIÓN CELULAR


UNA DE LAS CARACTERÍSTICAS ESENCIALES de los seres
vivos es su capacidad de ajustarse a las condiciones que les presenta el
medio; a esta característica se la llama plasticidad. Dicha plasticidad
es vital para las células, ya que, de no existir, sus posibilidades de
sobrevivencia serían muy escasas. De hecho, la extinción de una especie
indica que se sobrepasó su capacidad de ajuste. Imagínese por un momento
a una célula o a un organismo sencillo en un medio específico; ahora,
lo colocamos en otro de composición diferente. ¿Qué sucederá? En primer
lugar, el organismo deberá percatarse del cambio y luego realizar los
ajustes necesarios para continuar llevando a cabo sus funciones
fundamentales. Ello implica que tiene la capacidad de "percibir",
"escuchar" o "sentir" los cambios que se producen y de "responder" a
ellos.



Si pensamos en organismos más complejos, como nosotros, por ejemplo, se verá
que las células que nos forman se encuentran rodeadas por un medio (el líquido
extracelular o medio interno), cuya composición varía, aunque dentro de límites
relativamente estrechos. Estas células también están "escuchando" y "respondiendo"
a dichos cambios. Ahora bien; si consideramos al individuo como un todo, nos
resulta obvio que el conjunto de células que lo forman debe responder en una
forma global, coordinada y armoniosa. Dado que estamos pensando en millones
de células, dicha coordinación y armonía sólo puede lograrse mediante un amplísimo
sistema de comunicación celular. Pongamos un ejemplo: imaginemos a un ilustre
capitalino gozando de unas merecidas vacaciones en una de las hermosas playas
de nuestra República Mexicana. Nuestro capitalino está cómodamente recostado
disfrutando del Sol y las bellezas del lugar; de repente, observa que el oleaje
aumenta y que va a ser cubierto por el mar. Es evidente que no permanecerá tranquilo,
de inmediato parecerá que los ojos se salen de sus órbitas; la frecuencia y
la fuerza de contracción de su corazón aumentarán, así como la amplitud de su
respiración. Instantes después, hará todos los movimientos necesarios para poner
"pies en polvorosa", alejándose del peligro. Además, le ocurrirán muchísimos
otros cambios, la mayoría totalmente imperceptibles para él, pero sumamente
importantes para permitir la respuesta global de su organismo: aumentará su
tensión arterial, su sudoración, la concentración de combustibles (como los
azúcares y las grasas) en su sangre, etc. Se diría que casi la totalidad de
sus células se enteraron del acontecimiento y respondieron coordinadamente.
Pero ¿cómo se enteraron? Esto ocurrió a través de una enorme, rápida y compleja
red de comunicación celular, que se realiza y coordina por medio de dos grandes
sistemas: el sistema nervioso y el sistema hormonal o endocrino. Ambos operan
básicamente por medio de mensajes químicos.


B) ¿TODAS LAS CÉLULAS SE COMUNICAN?


Cabe aclarar un aspecto importante. Podría pensarse que sólo los
organismos complejos, pluricelulares, establecen comunicación, pero no
es así. Muchos organismos sencillos, unicelulares, también lo hacen.
Como en el caso de algunos mohos que pueden vivir tanto en forma
unicelular (amiboidea) como formando estructuras más complejas (el moho
propiamente dicho), dependiendo de las condiciones que se les presenten.
En este ejemplo, las células libres detectan los cambios en el medio y
secretan mensajeros. Estos mensajeros llegan a otras células que, en
respuesta, se agregan y se van diferenciando hasta formar las
estructuras del moho.



Decíamos anteriormente que en los organismos pluricelulares la comunicación
se realiza y coordina por medio de dos sistemas: el nervioso y el endocrino
u hormonal. En realidad la interrelación entre ambos es tan estrecha, que pueden
considerarse como uno solo: el gran sistema neuroendocrino. Este sistema capta
los cambios en el medio externo, ajusta el medio interno y permite la acción
de cada célula de forma tal que la respuesta global se integre. Es éste, pues,
el comunicador y coordinador por excelencia. Sin embargo, considerar que el
sistema neuroendocrino sólo interviene en la comunicación sería un grave error.
En realidad hay comunicación celular entre todas las células y en todos los
ámbitos como se verá más adelante. Por ejemplo, cuando nos enfrentamos a una
infección hay una respuesta neuroendocrina global, pero además los muy diversos
tipos de células de nuestro sistema inmune realizan una enorme labor para combatirla.
En esta lucha participa una intrincadísima red de comunicación celular.


C) FORMAS EN LAS QUE OPERA LA COMUNICACIÓN CELULAR


Ahora se analizarán brevemente las seis principales formas en que opera la comunicación celular (ilustradas en la figura I):



I) En el caso de la comunicación endocrina u hormonal, las
células de las glándulas de secreción interna (como la hipófisis, la
tiroides, los islotes del páncreas, las suprarrenales, los ovarios y los
testículos) vierten su mensajero, es decir, las hormonas, al torrente
circulatorio. Una vez en la sangre, estas hormonas circulan por todo el
organismo e interactúan con algunas células que son "receptoras" para un
mensajero dado, las cuales se llaman "células blanco". Ello indica que
el mensajero es selectivo, esto es, que va dirigido únicamente a algunas
células que pueden "escucharlo". Más adelante se verá de qué depende
esta capacidad de "audición selectiva" de las células.



2) En la neurotransmisión, es decir, la comunicación
química a través de las células nerviosas, las neuronas con sus largos
axones están muy cercanas a las células con las que se comunican. La
membrana externa de la neurona está "casi en contacto" con la membrana
externa de la célula. Este "casi contacto" es una estructura
especializada a la que llamamos sinapsis; en ella hay un espacio
(el espacio sináptico) que separa a una célula de la otra. El flujo o
sentido de la información es unidireccional y va de la neurona, o célula
presináptica (que está antes de la sinapsis), a la célula receptora o
postsináptica. En esta forma de comunicación, la célula presináptica
vierte su mensaje (al cual llamaremos neurotransmisor) al espacio sináptico, y éste viaja e interacciona con la célula postsináptica, la cual lo recibe y responde.

Figura 1. Formas de comunicación por mensajeros químicos: a) comunicación
endocrina, b) neurotransmisión, c) neurosecreción, d) comunicación paracrina,
e) comunicación yuxtacrina y f) comunicación autocrina.

3) Existe una variedad de comunicación que es una mezcla de las dos anteriores: la llamada secreción neuroendocrina o neurosecreción.
En este caso, una célula formada a partir de tejido nervioso secreta su
mensaje a la circulación. La neurohormona viaja en el torrente
sanguíneo para interaccionar con células receptoras o "blanco".



4) La comunicación que se produce entre células relativamente
cercanas, sin que para ello exista una estructura especializada (como es
el caso de la sinapsis), recibe el nombre de paracrina. Esta
comunicación tiene un carácter netamente local. Pongamos un ejemplo:
imagínese que ocurre la ruptura de un pequeño vaso sanguíneo;
inmediatamente se produce la liberación de algunos compuestos
(mensajeros) que ocasionan una agregación de plaquetas en el sitio de
ruptura. Las plaquetas, a su vez, secretan una serie de mensajeros que
van a producir nuevos efectos: harán que otras plaquetas se agreguen,
favoreciendo la formación de un coágulo, y estimularán la contracción de
las células musculares del vaso sanguíneo. Todo ello es un organizado
sistema de señales intercelulares tendientes a un fin específico:
impedir la pérdida de sangre. Nótese que se ha hablado de comunicación
entre varios tipos de células: las que cubren la superficie del vaso
sanguíneo (endotelio), de las plaquetas y de las células musculares del
mismo vaso. Hay muchas otras células que participan en este fenómeno y
que para simplificar no se han mencionado. Es un proceso sencillo,
local, y también se ha hablado de comunicación entre varios tipos de
células mediante diversos mensajeros. Algunos de éstos son las llamadas
hormonas locales o mediadores locales; se les ha dado el nombre de
autacoides (que proviene del griego autos = propia y akos =
remedio, y que pretende dar la idea de que son sustancias que se
producen en el mismo organismo para su propia curación o alivio).



5) Comunicación yuxtacrina es el nombre que el doctor Joan
Massagué ha dado a una forma de comunicación que existe entre células
adyacentes, donde hay moléculas andadas a la cara externa de la
superficie de una célula que hacen contacto con sreceptores localizados
en la membrana de una célula contigua. Es interesante que, a diferencia
de los otros sistemas, este factor esté anclado y por lo tanto no
difunde en el medio. Quizá el mejor ejemplo para ilustrar este tipo de
comunicación es el que ejerce el Factor de Crecimiento y Transformación
alfa (TGF-a) que como su nombre indica, es un importante mensajero que regula el crecimiento y la diferenciación de muchas células.



6) Por último, existe la autocomunicación o comunicación autocrina,
en la que una célula se comunica consigo misma, es decir, establece una
especie de monólogo. Esta forma de comunicación podría parecer extraña,
pero es muy importante. Véanse los siguientes ejemplos: a) se comentó,
algunos párrafos arriba, que en la neurotransmisión la célula
presináptica libera al mensajero para que actúe sobre la célula
postsináptica; ahora bien, este mismo mensajero va a actuar sobre la
célula presináptica (o sea aquella que lo liberó) para "avisarle" que
todavía hay neurotransmisor en el espacio sináptico y así evitar una
nueva descarga de mensajero; b) algunas células que liberan factores de
crecimiento y proliferación, que actúan sobre ellas mismas, favoreciendo
que se multipliquen. En algunos tipos de cáncer las células producen
estos factores en forma continua, no controlada, lo cual hace que estas
células se reproduzcan desordenadamente.



D) ¿EXISTE UN TIPO DE MENSAJERO PARA CADA VARIEDAD DE COMUNICACIÓN
CELULAR?


Vale la pena mencionar aquí que las células son sumamente
versátiles y eficientes, de modo que una misma sustancia puede
participar en varias de estas formas de comunicación. Analicemos, por
ejemplo, el caso de la adrenalina (o epinefrina). Esta sustancia es una
hormona producida por la médula de la glándula suprarrenal (comunicación
endocrina), pero también es un neurotransmisor que actúa sobre células
postsinápticas (neurotransmisión) y sobre la misma célula que la liberó
(comunicación autocrina en un sentido general).



Otro caso interesante es el del Factor de Crecimiento y Transformación alfa
al que ya me he referido en un párrafo anterior. Decíamos que este factor se
encuentra anclado a la membrana de algunas células para realizar la comunicación
yuxtacrina; sin embargo, existen condiciones en que la célula lo libera para
que actúe no sólo sobre la célula inmediata adyacente, sino que difunde por
el medio extracelular para actuar sobre otras células cercanas (comunicación
paracrina). Se podría pensar que la célula ha usado una misma sustancia para
realizar diferentes trabajos; de hecho así es, aunque esencialmente es uno solo:
servir como vehículo de comunicación celular.


Otro aspecto interesante es que una misma célula puede ser sujeto de varios de estos tipos de comunicación.



E) ¿CÓMO SON LOS MENSAJEROS CELULARES?


Las sustancias que participan como mensajeros celulares pueden
tener una naturaleza química muy variada; sin embargo, se pueden agrupar
en tres clases fundamentales: los lípidos (entre los que se encuentran
los esteroides y las prostaglandinas) los de naturaleza polipeptídica y
las aminas.



Los esteroides son lípidos con una estructura química semejante a la del colesterol

(véase la figura 2); de hecho, se sintetizan en las diversas glándulas a partir

del colesterol. Entre los esteroides más importantes tenemos los siguientes:

a) las hormonas sexuales masculinas y femeninas, b) los esteroides producidos

por la corteza de las glándulas suprarrenales que regulan el metabolismo de

la glucosa (cortisol y cortisona) y el manejo de iones como el sodio y el potasio

(aldosterona), y c) una vitamina que es una prohormona: la vitamina D o calciferol.

Figura 2. Estructura del colesterol y de dos hormonas, una hormona sexual
femenina (estrona) y otra masculina (testosterona).

En la figura 2 se ilustran las estructuras químicas del
colesterol, de una hormona sexual femenina y de una hormona sexual
masculina. Estas hormonas se encargan de la maduración del organismo
para que pueda efectuar sus funciones reproductivas; son en gran parte
responsables de las diferencias que se observan entre machos y hembras
de una misma especie, es decir, del dimorfismo sexual. Un experimento
sencillo que se realiza frecuentemente en los laboratorios de enseñanza
media es administrar hormonas sexuales masculinas a pollitos de pocos
días de nacidos. Lo que se observa es que después de algunas semanas se
produce en ellos un desarrollo precoz. No ocurre lo mismo si se
administra colesterol u otra hormona, lo cual nos lleva a una
consideración importante. Si se observan las estructuras de la figura 2
se notará que existen muchísimas semejanzas; de hecho, a primera vista,
las fórmulas son muy parecidas, pero producen efectos muy diferentes,
esto es, llevan mensajes diferentes. Pensemos en la sutil capacidad de
reconocimiento de las células para lograr diferenciar estas substancias y
que se produzcan los efectos deseados.



Otro tipo de hormonas son los polipéptidos. Estos compuestos
están formados por la unión de muchos aminoácidos, los cuales se unen
unos con otros mediante un enlace que llamamos peptídico (de ahí el
nombre de polipéptidos, muchos enlaces peptídicos); cuando los
polipéptidos son muy grandes (es decir, que rebasan un cierto peso
molecular) se les llama proteínas. Dentro del grupo formado por los
polipéptidos y las proteínas existen muchos tipos diferentes de
mensajeros, como la insulina, el glucagon, la hormona antidiurética, la
oxitocina, la angiotensina, los factores de liberación de las hormonas
hipofisiarias, las endorfinas, los factores de crecimiento y de
transformación, etc. Las células también tienen la capacidad de
distinguir a todos estos mensajeros. Esta capacidad puede llegar a ser
tan exquisita como para poder diferenciar el cambio en un solo
aminoácido. Hagamos una analogía para hacerlo más claro; compárese al
mensajero con una pared formada por múltiples ladrillos (los
aminoácidos), la cual tiene discretas diferencias en color y forma; una
célula puede distinguir entre dos "paredes" en las que la disparidad
está en un solo "ladrillo". Esta capacidad de distinguir entre los
muchos mensajeros puede ser absoluta, como en los casos anteriores; o
relativa, es decir; en un caso dado, una célula puede "confundir" a un
mensajero "A" con uno "B", principalmente cuando las cantidades del
mensajero son grandes.



Otro tipo de hormonas son las aminas, compuestos que contienen
nitrógeno unido a dos hidrógenos (-NH2). Dentro de los mensajeros que
son aminas hay algunos aminoácidos como el glutámico, el aspártico y la
glicina, y productos del metabolismo de aminoácidos, esto es, de su
transformación en el organismo. Entre estos últimos están las hormonas
tiroideas, la adrenalina, la serotonina, la histamina y la dopamina,
entre otros. Además hay algunos compuestos sencillos como la
acetilcolina.



La mayoría de estos mensajeros fueron descubiertos entre 1890 y
1930 en extractos de glándulas. Al mejorarse las técnicas bioquímicas
pudieron ser purificados; esto ocurrió entre 1920 y 1960, y su
estructura química fue determinada entre 1930 y 1970. Por ejemplo, hace
100 años, en 1895, Oliver y Schäfer descubrieron que un extracto de
glándula suprarrenal era capaz de incrementar la tensión arterial; en
1899, Abel bautizaba al principio activo, es decir, a la sustancia
responsable del efecto, con el nombre de epinefrina (adrenalina), y ya
en 1901 su estructura era conocida. Pero no todo esto es obra de un
pasado relativamente remoto; no fue sino hasta 1931 que dos ginecólogos
estadounidenses, Kurzrok y Lieb, descubrieron que el semen producía la
contracción de tiras de útero. Años más tarde, en 1935, Euler y
Goldblatt reportaron que esta actividad se observaba también en el
líquido de la próstata (de allí el nombre de prostaglandinas que
recibieron estos compuestos). Su estructura fue elucidada en 1962 y
continúa siendo un activísimo campo de estudio.



En los últimos 10 años, algunos factores de crecimiento han
podido ser identificados y purificados, y su estructura química ha sido
determinada; sin embargo, muchísimos más deben estar aún por
identificarse. Esta es un área muy joven y en plena expansión. Apenas
nos estamos asomando a los secretos de la comunicación celular y, por
tanto, muchos mensajeros están por descubrirse. El lector verá más
adelante que lo que sabemos ahora es sólo una minúscula fracción de lo
que quisiéramos saber, y que, contrariamente a lo que se pudiera pensar,
no todo está hecho; hay miles de cosas por descubrir, por lo que este
campo de la ciencia se vuelve más interesante cada día.